Fata morgána

12. leden 2009 | 06.00 |
› 

fata1fata

Slyšeli jsme a četli o tom mnohokrát. Po nekonečné poušti jde karavana, když se najednou v dálce objeví oáza. Palmy, budovy, studny - vše je tak, jak má být. Nadarmo se však lidé v karavaně těší, pozorovaná oáza je pouze fata morgánou. A přestože karavana postupuje k oáze, ta je stále stejně daleko, a po čase se ztratí úplně. V čem spočívá podstata tohoto úkazu? Je to jen přelud? Pokud ne, proč bývá fatamorgána obvykle pozorovaná v pouštích? Je možné ji vidět i jinde?

Fata morgána je optický jev v atmosféře, kdy lze vidět obraz vzdáleného objektu zrcadlící se ve vzduchu díky teplotní inverzi. Podstatu tvoří ve fyzice známý princip nejmenšího času. Tento princip, zformulovaný už kolem roku 1650 Francouzem Pierrem Fermatem, říká: Světlo si vybírá ze všech možných drah, kterými se může dostat z jednoho bodu do druhého takovou, kterou projde za nejkratší čas. Proto se také v homogenním prostředí světlo šíří přímočaře. Podobně se dá dokázat, že při odrazu světla od zrcadla je úhel odrazu roven úhlu dopadu.

Pokud je však prostředí nehomogenní, světlo se už nebude šířit přímočaře, ale podél takové přímky, po které přejde daný úsek nejrychleji. To je důvod, proč dochází k lomu světla na rozhraní dvou prostředí, ale i skutečný důvod vzniku fata morgány. Světlo se láme na rozhraní dvou prostředí proto, že rychlost šíření světla v prvním prostředí je jiná jako v druhém.

Situace je složitější při zkoumání jevů v atmosféře, protože ta není homogenní. Například slunce můžeme při západu i několik minut potom než v skutečnosti kleslo za horizont. Atmosféra je ve výšce řidší než u země. Protože světlo projde rychleji přes řidší vzduch než přes hustý, světlo ze slunce k nám dorazí rychleji, pokud se nebude pohybovat po přímce, ale vyhne se hustějším vrstvám tak, že vstoupí do atmosféry pod strmějším úhlem. Protože se hustota atmosféry mění postupně, tak i světelný paprsek se ”láme” pozvolně, čím vytváří zahnutou křivku. Díky tomu můžeme slunce vidět přes den o něco déle, než bychom je viděli, kdyby nebyla atmosféra.

Podobný efekt vzniká při známém zrcadlení na rozpálené cestě, když se zdá, že před námi je cesta mokrá.

Když tam však dojdeme, zjistíme, že je dokonale suchá. Proč je to tak? To co vidíme je vlastně obraz modré oblohy. Vzduch je těsně nad povrchem cesty mnohem teplejší, než vzduch ve vyšších vrstvách. Proto má i menší hustotu, a světlo přes něj projde rychleji než přes vzduch v chladnějších oblastech. Proto se světelné paprsky z oblohy šíří po zakřivené čáře, která odpovídá nejmenšímu času - v horké oblasti vzduchu se paprsky z oblohy stáčejí a do oka pozorovatele dorazí zdola od silnice.

Fluktuace horkého vzduchu přitom vytváří dojem chvění vodní hladiny. Právě tento jev nejčastěji oklame unavených cestujících v poušti s rozpáleným pískem.

Efekt je ještě dokonalejší, když se v blízkosti nachází nějaké stromy. Tehdy se kromě obrazu vody může vytvořit i obraz stromů, když se paprsky od nich nad horkým pískem ohýbají a blíži se k pozorovateli zdola. Takto vzniká tzv. spodní fata morgána, při které je možné pozorovat nejen přímý, ale často i převrácený obraz stromů.

Kromě spodní fata morgány existuje ještě horní. Ta bývá obvykle pozorovaná v chladnějších oblastech, když teplota vzduchu s rostoucí výškou stoupá. Tehdy se paprsky světla od vzdálených objektů, například hor, šíří pod jistým úhlem směrem nahoru. Protože ve větších výškách je vzduch řidší a rychlost šíření světla je tu větší, paprsky se opět ohýbají směrem dolů a směřují k očím pozorovatele při zemi. Pozorovatel instinktivně vnímá paprsky jako přímé, a proto zobrazené objekty promítne na oblohu, výše než se nachází ve skutečnosti. Takto může vzniknout přímý nebo i převrácený obraz. Horní fata morgánu je možné často vidět v Messinském zálivu oddělujícím Sicílii od Apeninského poloostrova. Když se nad teplou vodou nachází vrstva chladnějšího vzduchu, nad mořem vznikají kouzelné zámky, které se mění, rostou a pak mizí. Podle legendy v těchto zámcích bydlí víla Morgana (mýtická sestra anglického krále Artuše) odkud je i název tohoto jevu – fata morgána.

fata2

Zobrazení celé oázy pomocí fata morgány na poušti představuje složité zrcadlení, a bývá velmi zřídkavé. Při něm závislost teploty vzduchu na výšce není lineární. V oblastech oázy není vzduch velmi prohřátý právě kvůli přítomnosti vody a jejímu vypařování. Proto tu teplota vzduchu s rostoucí výškou nejdříve stoupá mírně, potom prudčeji a od jisté úrovně rychlost jejího přírůstku klesá. Tím se vytváří předpoklad na vznik horného zrcadlení na přehřátém vzduchu. Takto vytvořený obraz se přenáší do vzdálenějších oblastí pouště, kde může být pozorovaný.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.33 (21x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Související články

žádné články nebyly nenalezeny

Komentáře

RE: Fata morgána 246810 26. 05. 2011 - 17:02
RE: Fata morgána jergon 14. 07. 2013 - 08:41